La géothermie profonde, future alternative crédible aux combustibles fossiles

L’énergie géothermique a le potentiel de fournir une énergie renouvelable abondante à un coût équivalent à celui des combustibles fossiles, et des investissements ciblés pourraient rapidement accélérer son développement, selon un nouveau rapport de chercheurs de Cornell et de l’organisation à but non lucratif Clean Air Task Force (CATF).

Les rapports « Gaps, Challenges, and Pathways Forward for Superhot Rock Energy » explorent les technologies actuelles et émergentes pour développer l’énergie géothermique et identifient les domaines prioritaires pour les investissements dans la recherche.

Les experts étudient les lacunes technologiques et les stratégies pour les combler dans les domaines du forage, de la construction de puits, de l’extraction de chaleur, de la production d’énergie et de l’implantation.

Les systèmes d’énergie géothermique conventionnels sont limités aux régions où la chaleur est concentrée près de la surface de la Terre, en particulier près des limites des plaques tectoniques où la croûte est plus mince et où l’activité volcanique fournit de la chaleur. Toutefois, les technologies de la prochaine génération visent à rendre l’énergie géothermique possible presque partout.

En forant plus profondément dans la Terre, les systèmes géothermiques pourraient accéder à l’énergie des roches superchaudes (SHR), où la roche est chauffée à 374 degrés Celsius ou plus – des températures suffisamment élevées pour transporter beaucoup plus d’énergie et produire de l’électricité de manière plus efficace.

Selon les chercheurs, l’accès en toute sécurité à ces sources d’énergie nécessitera une localisation minutieuse et une bonne compréhension des principales caractéristiques du sous-sol, telles que les structures rocheuses, l’emplacement des fractures et des lignes de faille, le flux de chaleur et les sources de chaleur. En effet, la conception des projets géothermiques repose en grande partie sur la caractérisation détaillée des températures, des contraintes, des conditions hydrologiques et des propriétés des roches d’un site proposé – des conditions qui peuvent changer au fil du temps, à mesure que les fluides sont injectés et que la chaleur est extraite, a expliqué M. Saltiel.

« Contrairement à d’autres technologies d’énergie renouvelable facilement extensibles, les aspects hautement spécifiques au site de la production d’énergie géothermique introduisent un risque qui a été un obstacle majeur au développement commercial », a-t-il déclaré.

« En identifiant les technologies de pointe et les possibilités de recherche et de développement pour améliorer et valider les méthodes de caractérisation, nous espérons contribuer à surmonter ces obstacles et à accélérer le développement commercial de cette technologie. »

Les rapports du CATF sont le fruit de partenariats avec des équipes multidisciplinaires, notamment des organisations à but non lucratif, des sociétés de forage, des sociétés d’équipement de surface, des universitaires et d’autres parties prenantes. La collaboration de Saltiel avec Terra Rogers, directeur du programme Superhot Rock Energy au CATF, a été soutenue en partie par un prix Innovation for Impact Fund du Cornell Atkinson Center for Sustainability.

« Cette série de rapports et les informations qu’elle contient ont été rendues possibles grâce à la collaboration entre le monde universitaire, le gouvernement et l’industrie, un élément essentiel pour faire progresser la SHR vers la commercialisation à un rythme significatif », a déclaré Mme Rogers. « En partageant les connaissances, les ressources et les investissements aujourd’hui, nous pouvons répondre aux besoins en énergie propre de demain. »

Pour accéder aux roches sèches très chaudes, il faut forer des trous dans une roche mère dure et dense. Les innovations technologiques développées pour les systèmes géothermiques actuels et pour la fracturation hydraulique pour l’extraction du pétrole et du gaz existent déjà pour soutenir ce concept ; cependant, des « innovations significatives » sont nécessaires pour réduire les risques et augmenter l’efficacité, y compris des progrès dans les appareils de forage, les trépans, les capteurs et l’équipement de gestion de la température, selon les rapports.

En 2022, Cornell a réalisé un forage exploratoire de 2 miles de profondeur sur son campus d’Ithaca afin d’étudier la capacité de l’énergie géothermique profonde à fournir de la chaleur d’origine terrestre. Toutefois, cette installation ne devrait pas être assez profonde pour accéder à des roches très chaudes, ce qui nécessiterait de forer à au moins 6 miles sous la surface de la Terre dans des zones à faible flux de chaleur comme l’est des États-Unis.

Les recherches existantes suggèrent que 2 % de l’énergie géothermique située entre 3 et 10 kilomètres de la surface de la Terre pourrait fournir l’équivalent de 2 000 fois la demande énergétique actuelle des États-Unis, selon le rapport du CATF.

« L’énergie géothermique peut constituer une source inépuisable et toujours disponible d’énergie propre », indique le rapport. « Avec de l’innovation, l’énergie des roches très chaudes pourrait avoir le potentiel de fournir une énergie de base renouvelable, évolutive et à long terme dans beaucoup plus d’endroits dans le monde, à une échelle et à un coût équivalents à ceux des combustibles fossiles ».

Rapport : A Survey of Methods, Challenges, and Pathways Forward for Superhot Rock Energy – CATF . Le rapport sur les sites d’implantation a été rédigé par Seth Saltiel, professeur adjoint de recherche en sciences de la terre et de l’atmosphère, un département commun au College of Engineering et au College of Agriculture and Life Sciences ; Chanmaly Chhun, associée postdoctorale dans le laboratoire de Saltiel ; Pascal Caraccioli Salinas, doctorant dans le laboratoire de Saltiel, et des collègues de l’Institut Cascade.

Source : Cornell – Traduction Enerzine.com